一種確定泡沫瀝青最佳發泡參數的方法
2023-05-03 17:52:56
專利名稱：一種確定泡沫瀝青最佳發泡參數的方法
技術領域：
本發明屬於道路工程領域，涉及泡沫浙青最佳發泡參數的確定。
背景技術：
浙青的發泡特性是影響泡沫浙青混合料性能和冷再生工程應用成敗的關鍵因素之一。目前，浙青的發泡特性評價主要採用膨脹率(ERm)和半衰期(τ1/2)指標。膨脹率是指在浙青發泡狀態下測量的最大體積與未發泡狀態下的體積之比，半衰期是指泡沫浙青最大體積縮小到該體積一半所用的時間。膨脹率實際上是浙青黏度的一種衡量方式，膨脹率越大說明浙青的黏度越小，與混合料接觸的面積越大，越容易拌和。而半衰期則描述了泡沫浙青的穩定性，半衰期越長，說明泡沫浙青越不容易衰減，與集料拌和的時間越長。試驗室測試浙青發泡特性主要通過變化發泡參數(發泡溫度、用水量)研究膨脹率和半衰期的變化規律，以期找到最佳的發泡效果。通常情況下，膨脹率和半衰期是一對相互矛盾的評價指標，單獨選取較大的膨脹率或者較長的半衰期，都不能達到滿意的效果。為了得到兩者均適合工程應用的數值，需要尋找兩者的平衡點，即膨脹率和半衰期均處於工程應用的允許範圍。然而，滿足工程應用要求的發泡參數往往不是唯一的，由於沒有明確的數值評價標準， 在某些情況下難以判斷最佳發泡參數。浙青發泡試驗主要目的是用於確定浙青的最佳發泡溫度和最佳發泡用水量。我國浙青路面再生規範對泡沫浙青的技術要求是膨脹率> 10，半衰期>8秒。在再生規範中， 如
圖1所示，根據確定容許膨脹率對應的用水量Hi1和容許半衰期對應的用水量m2，取平均值作為最佳發泡用水量m。pt，m。pt= (Hi^m2)/20這實際上是一種比較理想化的狀態，所得發泡數據應滿足隨著用水量的增大，膨脹率單調遞增，半衰期單調遞減這種情況。實際發泡試驗數據可能沒有那麼理想。主要現象有(1)半衰期並不一定隨用水量增加而單調減少，特別是當用水量較大時。(2)若試驗結果均大於規範容許值，那麼只有通過回歸曲線外延後才能得到Hi1和 Hl2值，此時所得最佳用水量的結果可能會存在較大偏差。當上述情況出現時，這種發泡參數確定方法就缺乏可操作性。而且，即便是試驗數據比較理想，可以按照這種方法計算時，所得用水量也不一定是最佳的。這是因為，此方法明顯缺乏數學和物理根據，對於給定的一組浙青發泡試驗數據，當取不同的容許指標值時， 所得的最佳發泡用水量是不同的，這明顯不符常理。因此，目前確定浙青發泡參數還是以經驗判斷為主，一般的做法是根據發泡試驗結果繪製膨脹率、半衰期隨用水量變化的曲線圖， 取膨脹率和半衰期都比較大的情況。此外，南非的Jenkins教授曾提出了發泡指數FI的評價指標。FI指標計算時需要查諾模圖，並且在諾模圖中只給出了部分發泡條件下的情況，導致該指標計算很不方便，通用性很差，在工程實踐中極少應用
發明內容
為了解決上述問題，本發明的一個目的在於提供一種確定泡沫浙青的發泡能力的方法，使用該方法能夠簡單、精確的確定浙青的發泡能力，並克服現有技術中發泡能力評價誤差較大的缺陷。本發明的另一個目的是提供一種根據上述的確定泡沫浙青的發泡能力的方法，確定泡沫浙青的最佳發泡條件的方法。本發明還有一個目的是提供一種確定具有最佳發泡能力的發泡浙青的方法。為了實現本發明的第一個目的，本發明提供了一種確定泡沫浙青的發泡能力的方法，其特徵在於採用浙青的發泡能量FE作為評價指標來確定浙青的發泡能力，其中發泡能量FE通過下式⑴確定FE = ^-^·(1)
In 2其中，FE為浙青的發泡能量，ERa為浙青的實際最大膨脹率，τ 1/2為膨脹半衰期。能量是影響泡沫浙青物理性能的重要因素。浙青發泡過程中，在發泡艙內水遇到熱浙青，瞬時轉變為水蒸氣，體積迅速膨脹產生壓力，推動泡沫浙青噴出。從能量轉換角度考慮，正是通過發泡過程，使泡沫浙青儲存了原來熱浙青的部分熱能(這部分能量定義為發泡能量)，從而減少了拌和集料所需作的功。泡沫浙青衰變既是「泡沫」的體積衰變過程，也是「泡沫」的能量衰變過程。在發泡瞬間，泡沫浙青體積最大，儲存的發泡能量也最大，當時間趨於無窮大時，泡沫浙青趨於完全衰減成不再是有「泡沫」的浙青，也就是泡沫浙青所儲存的發泡能量趨於全部釋放。泡沫浙青膨脹率越大，半衰期越長，或者說，泡沫浙青體積越大，衰變時間越長，儲存的能量就越多，發泡特性越好。因此，本發明提出了用泡沫浙青的發泡能量FE(R)am Energy)作為衡量泡沫浙青的發泡能力的指標，其中發泡能量FE可以定義為泡沫浙青體積與衰變時間之積， 即
權利要求
1.一種確定泡沫浙青的發泡能力的方法，其特徵在於包括如下步驟進行發泡試驗，確定泡沫浙青的實際最大膨脹率ERa和膨脹半衰期τ 1/2 ； 根據獲得的實際最大膨脹率ERa和膨脹半衰期τ 1/2獲得浙青的發泡能量FE，其中發泡能量FE通過下式⑴確定FE=ERa'hn⑴；和In 2根據泡沫浙青的發泡能量FE確定泡沫浙青的發泡能力。
2.根據權利要求1所述的方法，其中實際最大膨脹率ERJg據下式( 獲得ERa = ERmMtx/ ^1/2f In 2 )l — expΛ1V Γ1/2 )(5),其中ERm為發泡試驗中直接測量得出的最大膨脹率。
3.根據權利要求1所述的方法，其中實際最大膨脹率ERa取發泡試驗中直接測量得出的最大膨脹率ERm值。
4.一種確定泡沫浙青的最佳發泡能量的方法，其特徵在於包含如下步驟根據權利要求1所述的方法獲得所述泡沫浙青在一組發泡條件下的一組發泡能量FE 值；和比較獲得的一組發泡能量FE值，確定最大的發泡能量FE值為最佳發泡能量FE值。
5.一種確定泡沫浙青的最佳發泡條件的方法，其特徵在於包含如下步驟 根據權利要求4所述的方法獲得所述泡沫浙青的最佳發泡能量FE值；和該最佳發泡能量FE值所對應的發泡條件即確定為最佳的發泡條件。
6.一種確定具有最佳發泡能力的發泡浙青的方法，其特徵在於包含如下步驟 根據權利要求4所述的方法分別確定多個泡沫浙青的最佳發泡能量FE值；和比較獲得的最佳發泡能量，最大的最佳發泡能量值所對應的泡沫浙青即為具有最佳發泡能力的發泡浙青。
全文摘要
本發明公開了一種確定泡沫瀝青的發泡能力的方法，其特徵在於採用瀝青的發泡能量FE作為評價指標來確定瀝青的發泡能力。本發明的方法，解決了現有技術中憑藉經驗粗略確定瀝青的發泡能力所帶來的誤差較大的缺陷，具有簡單方便、易於實施、並且精確的優點，為工程施工提供了可靠依據。
文檔編號G01N33/42GK102230932SQ20111010096
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月20日 優先權日2011年4月20日
發明者曾蔚, 李峰, 石小培, 黃頌昌 申請人:交通運輸部公路科學研究所, 北京科路泰技術有限公司